浅谈高新测控技术在水利水电工程中的应用

2019-02-21孙世威

陕西水利 2019年1期

孙世威

（辽宁省水资源管理集团有限责任公司，辽宁沈阳 117200）

水利水电工程建设中，数据的收集、管理等关系着工程建设是否能够顺利进行。对与工程相关数据的分析有利于施工单位更好地掌握水利水电工程的安全状况，及时采取有效措施对施工过程中存在的风险进行防控，以确保工程施工质量。本文主要针对高新测控技术的结构原理和在水利水电工程中的应用特点进行分析探索。

1 高新测控技术结构及原理

1.1 数据收集系统

数据收集系统是高新测控技术中最基础的结构，利用其中的测控单元，能够将与堤堰有关的数据收集起来。将收集数据的传感设备埋设在堤堰的各个地段，利用数据线将传感设备与计算机连接起来。计算机可通过传感设备对围堰进行实时监控，收集与堤堰有关的数据，包括水流速度、水的温度，以及流量等[1]。并利用专业的软件对数据进行分析、处理，将处理结果形成相应的报告，以便水利水电工程施工单位全面掌握堤堰情况，提高施工针对性。

1.2 数据管理系统

通过传感设备采集到堤堰数据将自动储存到计算机数据库中，通过数据管理系统对这些数据进行管理。数据管理系统将电容、电感、电压等数据信息进行转换，用位移、扬压力、裂缝开合度等表述堤堰相关情况。同时，数据库管理系统还能自动识别其中存在的误差，并对误差进行处理。根据相关监测规范，将监测量进行整编，对其进行初步分析，编制月度报表和年度报表。水利水电工程数据管理数据库如表1、表2 所示：

表1 工程概况数据库（GCGCK.DBF）库数据

表2 工程单价数据库（UPTT.DBF）库结构

1.3 分析评价系统

分析评价系统的主要功能是对监测过程中所得的数据进行分析和反分析，根据分析结果建立相应的监控模型，形成对应的监控技术指标[2]。对于与水利水电工程有关的设计规范、施工规范，以及相关法律法规等进行编辑，从而形成分析、评价知识库，辅助施工单位制定水利水电工程施工决策。

2 高新测控技术在水利水电工程中的应用

2.1 传感技术的应用

利用高新测控技术收集水利水电工程数据信息时会涉及到各类传感设备。例如：

（1）振弦式传感器。这类传感器中最为核心的元件是一根钢弦：将其一端固定好，另一端固定在受压膜片或者测量端块等测量元件上。在其受力以后，钢弦的长度会发生一定的变化，虽然比较微小，但却能使固定频率发生变化，根据其变化情况，可以进行相关物理量的数值测量工作[3]。

（2）步进马达式传感器。利用步进电机驱动光电探头，其光照准器会先对准基杆，再对准垂线钢丝，接着返回原点。此过程中会获得三个数据：探头前进基准点；返回基准点；垂线钢丝脉冲数。通过对这三个数据进行计算，获得实际的位移量。

此外，还会涉及差动电阻式传感器、差动电容式传感器、差动电感式传感器等。利用传感器所测得的数据更加准确，也能提高水利水电工程数据收集的全面性。

2.2 数据管理技术的应用

在一些规模较大的水利水电工程数据管理中，最为重要的数据库管理系统有四类：（1）Oracle；（2）Sybase；（3）Informix；（4）SQLServer。其中，Oracle 和Sybase 两种数据库的应用最广泛。Sybase 属于单进程、多线索结构。通过Sybase 单进程的多重通路为用户提供服务，可有效提高内存的使用率，还能方便施工单位进行优先程序的查询。无论是从总体结构来看，还是从功能和特性方面来看，Sybase 都能体现出明显的优势。

2.3 数据库逻辑模型的应用

数据库逻辑模型的主要功能是对水利水电工程的安全状况进行分析和评价，数据库逻辑模型由四个分库组成：工程档案、原始数据、整编数据、生成数据。

（1）工程档案分库。主要负责对水利水电的基本情况进行管理，对工程安全性进行设计，对工程的相关施工资料进行管理。

(2)原始数据分库。对监测资料的原始数据进行管理，这些原始数据分为电阻、电容等物理量；变形、渗流量等监测效应量两类。在对原始数据进行管理时，要确保其真实性和完整性。

(3)整编数据库。根据相关的标准和规范，识别出原始数据中存在的误差，并对原始数据进行转换。同时，其户根据结构单元和实际的监测项目，对原始数据进行整编，形成测值统计表、过程线图，并将最大值、最小值、环境量等进行初步的分析[4]。分析过程中识别出其异常值，并对其进行复测，编制出日报、月度报告，以及年度报告。

(4)生成数据分库。此数据的主要功能是对监测资料分析，并对分析中获得的成果进行管理。在对工程的安全性进行评估时为其提供相应的参考依据[5]。比如，坝体温度场、位移及扬压力力学规律计算值、历次异常或险情的分析评价成果等，在工程安全评估中，生成数据分库能为其提供以上有用信息，从而确保水利水电工程安全评估的准确性。